JP5557655B2

JP5557655B2 - バリ取り方法及びバリ取り用衝撃波発生装置

Info

Publication number: JP5557655B2
Application number: JP2010193502A
Authority: JP
Inventors: 和正白本; 明義小林
Original assignee: Kira Corp; Kimigafuchi Gakuen
Current assignee: Kira Corp; Kimigafuchi Gakuen
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: JP2012051041A

Description

本発明は、バリ取り方法及びバリ取り用衝撃波発生装置に関するものである。

特許文献１には従来のバリ取り方法が開示されている。このバリ取り方法は、タンクに処理液を貯留し、この処理液内にワーク及び正負放電電極を沈降する待機工程と、この正負放電電極間に高電圧パルスを印加して処理液に衝撃波を発生させる衝撃波発生工程と、発生した衝撃波によりワークに形成されたバリを折り取り除去する除去工程とを有している。このバリ取り方法では、衝撃波によってワークの表面に形成されたバリを短時間に除去することができる。

特開２００６−１５０４９３号公報

しかし、特許文献１に開示されたバリ取り方法では、ワークに形成した第１穴に対して第２穴を交差して連通して形成し、この第２穴の第１穴への開口部周囲に形成されたバリを除去しようとする際、衝撃波が第１穴内で減衰してしまい、バリを良好に除去することができないおそれがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、バリを良好に除去することができるバリ取り方法及びバリ取り用衝撃波発生装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明のバリ取り方法は、ワークに形成した第１穴に対し、第２穴を交差して連通して形成し、前記第２穴の前記第１穴への開口部の周囲に形成されたバリを除去するバリ取り方法であって、
前記ワークの表面に形成された前記第１穴の開口端部を薄膜により封鎖する封鎖工程と、
前記薄膜を介して封鎖した前記第１穴の前記開口端部に対向する位置に処理液を配置する待機工程と、
前記処理液に衝撃波を発生させる衝撃波発生工程と、
前記衝撃波が前記薄膜を破断して前記処理液が前記第１穴内に充満しながら高速で流入して前記バリに衝突することにより、このバリを折り取り除去する除去工程とを有していることを特徴とする。

このバリ取り方法では、ワークに形成した第１穴の開口端部が薄膜により封鎖されている。このため、処理液に衝撃波を発生させ、その衝撃波が薄膜を破断して第１穴内に処理液が流入するまでは第１穴内には空気が充満している。衝撃波が液体から空気に伝播する際、液体と空気の境界面において、理論上、空気側の自由端面での粒子速度は境界面に液体側から入射する粒子速度の約２倍となる。このため、このバリ取り方法では、空気が充満している第１穴内に、処理液内を伝播する衝撃波の速度の約２倍の速さで処理液を流入させることができる。よって、第１穴内に処理液が充満しながら高速で流入するため、第２穴の第１穴への開口部の周囲に形成されたバリを根元から確実に折り取ることができる。

したがって、このバリ取り方法は、バリを良好に除去することができる。

前記封鎖工程は、前記ワークの外表面全体を前記薄膜により覆い、前記待機工程は、このワークをタンクに貯留した前記処理液内に沈降させ得る。この場合、ワークの形状、大きさ等の制約を受け難く、あらゆる形状及び大きさのワークに容易に対応することができる。また、ワークの複数個所にバリが形成されていたとしても、それらバリを一度に除去することができる。

前記衝撃波は、前記タンクに貯留した前記処理液内であって、前記ワークの前記第１穴の前記開口端部の近傍に配置した爆薬を起爆することにより発生させ得る。この場合、第１穴の開口端部の近傍に配置した爆薬を起爆するため、爆薬の起爆により発生した衝撃波のエネルギーを無駄にすることなく第１穴に処理液を高速で流入させることができる。このため、バリを確実に除去することができる。

前記処理液は研磨材を混入した水であり得る。この場合、バリを除去しつつ、処理液に混入した研磨材により、処理液が流入した第１穴等の内面を研磨し、平滑にすることができる。

本発明のバリ取り用衝撃波発生装置は、ワークに形成した第１穴に対し、第２穴を交差して連通して形成し、前記第２穴の前記第１穴への開口部の周囲に形成されたバリを除去するために、処理液に衝撃波を発生させて前記第１穴の開口端部を封鎖した薄膜を破断して前記第１穴内に前記処理液を充満しながら高速で流入させるバリ取り用衝撃波発生装置であって、
一端側が開口しており、前記処理液を貯留するシリンダー部、及びこのシリンダー部の他端側に連続して形成されており、前記ワークに形成した前記第１穴の開口端部の開口面積にほぼ等しい吐出口を有するノズル部を具備した本体と、
前記シリンダー部の一端側の開口から挿入され、このシリンダー部内を往復移動するプランジャーと、
このプランジャーを前記シリンダー部の他端側へ向けて移動させるハンマーとを備えていることを特徴とする。

このバリ取り用衝撃波発生装置では、ハンマーでプランジャーをシリンダー部の他端側へ向けて移動させることにより、シリンダー部内に貯留した処理液に衝撃波を容易に発生させることができる。また、薄膜を破断して第１穴の開口端部から第１穴内に流入する処理液は、処理液内を伝播する衝撃波の速度の約２倍の速さで流入させることができる。このため、第１穴内に処理液が充満しながら高速で流入するため、第２穴の第１穴への開口部周囲に形成されたバリを根元から確実に折り取ることができる。また、このバリ取り用衝撃波発生装置は加工機に組み込むことができる。

実施例１のバリ取り装置を示す概略図である。実施例１のバリ取り装置において衝撃波により第１穴に処理液が流入する状態を示す概略図である。実施例１のバリ取り装置においてバリが除去された状態を示す概略図である。実施例２のバリ取り装置を示す概略図である。実施例２のバリ取り装置においてバリが除去された状態を示す概略図である。

本発明のバリ取り方法及びバリ取り用衝撃波発生装置を具体化した実施例１及び２を図面を参照しつつ説明する。

＜実施例１＞
実施例１のバリ取り装置は、図１に示すように、研磨材を混入した水からなる処理液３０を貯留するタンク５０を有している。また、このバリ取り装置は、後述するワーク１０の第１穴１１の開口端部１１Ａの近傍に爆薬４０が配置されるように、ワーク１０を所定の位置に固定する図示しない固定具と、爆薬４０を所定の位置に固定する固定具４１とを有している。また、このバリ取り装置はワーク１０の外表面全体を覆う樹脂製の薄膜２０を有している。

ワーク１０は、炭素鋼等の難加工性材料であり、機械加工により第１穴１１が貫設されている。さらに、ワーク１０は第１穴１１に対して交差して連通する第２穴１２が機械加工により形成されている。第２穴１２を形成する際、第２穴１２の第１穴１１への開口部１２Ａの周囲にバリ１３が形成される。

このバリ取り装置は、次に説明するバリ取り方法によってワーク１０に形成されたバリ１３を除去することができる。

［封鎖工程］
先ず、ワーク１０の外表面全体を薄膜２０により覆い、第１穴１１の開口端部１１Ａ等、第１穴１１及び第２穴１２よってワーク１０に形成された開口部を封鎖する。これにより、ワーク１０をタンク５０に貯留された処理液３０内に沈降させた際に第１穴１１内及び第２穴１２内に処理液３０が浸水しないようにする。

［待機工程］
次に、薄膜２０によって覆われたワーク１０をタンク１０に貯留された処理液３０内に沈降し、固定具により所定の位置に固定する。これにより、第１穴１１の開口端部１１Ａに対向する位置に処理液３０が配置されたことと同じ状態となる。さらに、処理液３０内であって、ワーク１０の第１穴１１の開口端部１１Ａの近傍に爆薬４０を配置するように、爆薬４０を固定具４１により固定する。

［衝撃波発生工程］
次に、図２に示すように、爆薬４０を起爆して処理液３０に衝撃波を発生させる。

［除去工程］
衝撃波により、ワーク１０を覆う薄膜２０が破断し、処理液３０が第１穴１１の開口端部１１Ａから第１穴１１内に充満しながら高速で流入する。この際、衝撃波が薄膜２０を破断して処理液３０が第１穴１１内に流入するまでは第１穴１１内には空気が充満している。衝撃波が液体から空気に伝播する際、液体と空気の境界面において、理論上、空気側の自由端面での粒子速度は境界面に液体側から入射する粒子速度の約２倍になる。このため、衝撃波の速度の約２倍の速さで処理液３０を第１穴１１内に流入させることができる。また、爆薬４０を第１穴１１の開口端部１１Ａの近傍に配置して起爆させるため、爆薬４０の起爆により発生した衝撃波のエネルギーを無駄にすることなく第１穴１１に処理液３０を高速で流入させることができる。

このため、第２穴１２の第１穴１１への開口部１２Ａの周囲に形成されたバリ１３は、図３に示すように、第１穴１１内に充満しながら高速で流入する処理液３０が衝突し、根元から確実に折り取られる。

したがって、実施例１のバリ取り装置を利用したバリ取り方法は、バリ１３を良好に除去することができる。

また、実施例１のバリ取り装置を利用したバリ取り方法では、処理液３０が研磨材を混入した水であるため、第１穴１１内に充満しながら高速で流入する処理液３０がバリ１３を除去しつつ、処理液３０が流入した第１穴１１及び第２穴１２の内面を研磨し、平滑にすることができる。

また、実施例１のバリ取り装置を利用したバリ取り方法では、ワーク１０を薄膜２０により覆い、このワーク１０をタンク５０に貯留した処理液３０内に沈降させる。このため、ワーク１０の形状、大きさ等の制約を受け難く、あらゆる形状及び大きさのワークに容易に対応することができる。また、ワーク１０の複数個所にバリが形成されていたとしても、それらバリを一度に除去することができる。

＜実施例２＞
実施例２のバリ取り装置は、図４に示すように、後述するワーク６０の第１穴６１の開口端部６１Ａを封鎖する樹脂製の薄膜７０と、バリ取り用衝撃波発生装置８０とを有している。バリ取り用衝撃波発生装置８０は、本体８１、プランジャー８４、及びハンマー８５を備えている。

本体８１はシリンダー部８２とノズル部８３とを具備している。シリンダー部８２は、円筒形状であり、一端側が開口しており、研磨材を混入した水からなる処理液３０を貯留することができる。ノズル部８３は、このシリンダー部８２の他端側に連続して形成されており、ワーク６０の第１穴６１の開口端部６１Ａの開口面積にほぼ等しい吐出口８３Ａを有している。ノズル部８３はシリンダー部８２側から吐出口８３Ａに向けて細くなる円錐形状である。

プランジャー８４は、シリンダー部８２の一端側の開口８２Ａから挿入され、側面がシリンダー部８２の内面を摺動しながらシリンダー部８２内を往復移動する。プランジャー８４は円柱形状であり、シリンダー部８２から突出した端部に円盤状の鍔部８４Ａが設けられている。

ハンマー８５は、シリンダー部８２から突出したプランジャー８４の端面８４Ｂに対向する位置に配置され、プランジャー８４の端面８４Ｂに衝突するように移動する。ハンマー８５がプランジャー８４の端面８４Ｂに衝突することにより、プランジャー８４がシリンダー部８２の他端側へ向けて移動する。このように構成されたバリ取り用衝撃波発生装置８０は加工機に組み込むことができる。

ワーク６０は、炭素鋼等の難加工性材料であり、機械加工により第１穴６１が貫設されている。されに、ワーク６０は第１穴６１に対して交差して連通する第２穴６２が機械加工により２か所形成されている。第２穴６２を形成する際、第２穴６２の第１穴６１への開口部６２Ａの周囲にバリ６３が形成される。

このバリ取り装置は、次に説明するバリ取り方法によってワーク６０に形成されたバリ６３を除去することができる。

［封鎖工程］
先ず、第１穴６１の開口端部６１Ａが形成されたワーク６０の表面に薄膜７０を貼付し、第１穴６１の開口端部６１Ａを封鎖する。ワーク６０は第１穴６１が上下方向に延びるように台座６５上に載置される。

［待機工程］
次に、薄膜７０を介してワーク６０の第１穴６１の開口端部６１Ａに対向する位置に吐出口８３Ａを配置するように衝撃波発生装置８０をワーク６０上に固定する。これにより、第１穴６１の開口端部６１Ａに対向する位置に処理液３０が配置される。

［衝撃波発生工程］
次に、図５に示すように、ハンマー８５をプランジャー８４の端面８４Ｂに衝突させる。プランジャー８４の端面８４Ｂへのハンマー８５の衝突によって、シリンダー部８２内に貯留した処理液３０に衝撃波が発生する。このように、バリ取り用衝撃波発生装置８０は容易に衝撃波を発生することができる。

［除去工程］
衝撃波により、ワーク６０に形成された第１穴６１の開口端部６１Ａを封鎖する薄膜７０が破断し、処理液３０が第１穴６１の開口端部６１Ａから第１穴６１内に充満しながら高速で流入する。この際、衝撃波が薄膜７０を破断して処理液３０が第１穴６１内に流入するまでは第１穴６１内には空気が充満している。衝撃波が液体から空気に伝播する際、液体と空気の境界面において、理論上、空気側の自由端面での粒子速度は境界面に液体側から入射する粒子速度の約２倍になる。このため、衝撃波の速度の約２倍の速さで処理液３０を第１穴６１内に流入させることができる。これにより、第２穴６２の第１穴６１への開口部６２Ａの周囲に形成されたバリ６３は、第１穴６１内に充満しながら高速で流入する処理液３０が衝突し、根元から確実に折り取られる。

したがって、実施例２のバリ取り装置を利用したバリ取り方法は、バリ６３を良好に除去することができる。

また、実施例２のバリ取り装置では、処理液３０が研磨材を混入した水であるため、第１穴６１内に充満しながら高速で流入する処理液３０がバリ６３を除去しつつ、処理液３０が流入した第１穴６１及び第２穴６２の内面を研磨し、平滑にすることができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１では、爆薬を起爆して処理液に衝撃波を発生させたが、処理液内に正負放電電極を配置し、この正負放電電極間に高電圧パルスを印加して処理液に衝撃波を発生させてもよい。
（２）実施例１では、一つのワークを処理液内に沈降させて衝撃波によりワークに形成されたバリを除去したが、複数のワークを処理液内に沈降させて衝撃波により同時にそれぞれのワークに形成されたバリを除去してもよい。この場合、各ワーク毎に衝撃波を発生させる爆薬を配置してもよい。
（３）実施例１では、ワークの外表面全体を薄膜により覆ったが、第１穴及び第２穴により形成された各開口端部のそれぞれを薄膜により封鎖してもよい。
（４）実施例１及び２では、研磨材を混入した水を処理液にしたが、研磨材を混入していない水であってもよい。
（５）実施例１及び２では、第１穴がワークを貫通していたが、第１穴はワークの中間位置まで穿設した止まり穴であってもよい。この場合でも、第１穴に処理液が高速で流入し、第１穴の先端側の空気を圧縮し、バリを良好に折り取り除去することができる。

１０、６０…ワーク
１１、６１…第１穴
１１Ａ、６１Ａ…開口端部
１２、６２…第２穴
１２Ａ、６２Ａ…開口部
１３、６３…バリ
２０、７０…薄膜
３０…処理液
４０…爆薬
５０…タンク
８０…衝撃波発生装置
８１…本体
８２…シリンダー部
８３…ノズル部
８３Ａ…吐出口
８４…プランジャー
８５…ハンマー

Claims

ワークに形成した第１穴に対し、第２穴を交差して連通して形成し、前記第２穴の前記第１穴への開口部の周囲に形成されたバリを除去するバリ取り方法であって、
前記ワークの表面に形成された前記第１穴の開口端部を薄膜により封鎖する封鎖工程と、
前記薄膜を介して封鎖した前記第１穴の前記開口端部に対向する位置に処理液を配置する待機工程と、
前記処理液に衝撃波を発生させる衝撃波発生工程と、
前記衝撃波が前記薄膜を破断して前記処理液が前記第１穴内に充満しながら高速で流入して前記バリに衝突することにより、このバリを折り取り除去する除去工程とを有していることを特徴とするバリ取り方法。
前記封鎖工程は、前記ワークの外表面全体を前記薄膜により覆い、
前記待機工程は、このワークをタンクに貯留した前記処理液内に沈降させることを特徴とする請求項１記載のバリ取り方法。
前記衝撃波は、前記タンクに貯留した前記処理液内であって、前記ワークの前記第１穴の前記開口端部の近傍に配置した爆薬を起爆することにより発生させることを特徴とする請求項２記載のバリ取り方法。
前記処理液は研磨材を混入した水であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のバリ取り方法。
ワークに形成した第１穴に対し、第２穴を交差して連通して形成し、前記第２穴の前記第１穴への開口部の周囲に形成されたバリを除去するために、処理液に衝撃波を発生させて前記第１穴の開口端部を封鎖した薄膜を破断して前記第１穴内に前記処理液を充満しながら高速で流入させるバリ取り用衝撃波発生装置であって、
一端側が開口しており、前記処理液を貯留するシリンダー部、及びこのシリンダー部の他端側に連続して形成されており、前記ワークに形成した前記第１穴の開口端部の開口面積にほぼ等しい吐出口を有するノズル部を具備した本体と、
前記シリンダー部の一端側の開口から挿入され、このシリンダー部内を往復移動するプランジャーと、
このプランジャーを前記シリンダー部の他端側へ向けて移動させるハンマーとを備えていることを特徴とするバリ取り用衝撃波発生装置。